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Mechanical characterization of soft tissue in vivo by microstructural imaging and physics-informed neural networks: bridging the gap between biomechanics and clinical practice

Projektbeschreibung

Fortschritte in Biomechanik sorgen für bessere Diagnostik

Computergestützte Biomechanik ist ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der Patientenversorgung, aber ihr volles Potenzial wird noch nicht ausgeschöpft. Eine zentrale Herausforderung besteht im Mangel an präzisen, patientenspezifischen Daten über die mechanischen Eigenschaften biologischer Gewebe. Die heute üblichen Verfahren liefern nur teilweise Erkenntnisse. Dadurch wird die Integration der computergestützten Biomechanik in die klinische Praxis behindert. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts MechVivo lautet, diese Barriere zu durchbrechen, indem ein revolutionäres Verfahren entwickelt wird, um die mechanischen Eigenschaften von Weichgeweben in vivo zu bestimmen. Das Projektteam wird mithilfe einer Kombination aus MRT, experimenteller Biomechanik und physikinformiertem maschinellem Lernen Gewebeeigenschaften aus MRT-Scans und Blutproben extrahieren und somit genaueren Diagnosen (angefangen bei Herzinsuffizienz bei erhaltener systolischer Pumpfunktion) den Weg bereiten.

Ziel

Computational biomechanics is a fast-growing area of science. However, many of its fruits have not yet been translated into clinical practice. The main barrier to the translation of computational biomechanics into clinics is the lack of information about patient-specific mechanical properties of biological tissues. There are some methods for partially assessing these properties, but they have substantial limitations. A major cause of these limitations is the operating principle of current approaches, which rely on the analysis of the response of a tissue to some form of mechanical loading in vivo. To overcome this bottleneck, we propose a paradigm change. We will develop a method to infer mechanical properties of soft biological tissues in vivo based on a fundamentally new operating principle. To this end, we will leverage the synergy of three scientific areas covered by the three principal investigators of this project: (i) magnetic resonance imaging (MRI), (ii) experimental biomechanics, and (iii) physics-informed machine learning. Specifically, we will develop a new type of subvoxel MRI relaxometry to probe tissue microstructure non-invasively and establish a combined experimental and computational framework that will uncover for the first time the mechanistic link between transcriptomics, microstructure, and mechanical properties of soft biological tissues in a detailed manner. By leveraging this information with novel physics-informed machine learning techniques, we will gain the ability to determine the mechanical properties of soft tissues from clinical MRI data and blood samples with unprecedented accuracy and completeness. Our approach will be a crucial steppingstone to translate biomechanical computational models into clinical practice at a large scale. As a proof of concept, we will demonstrate how our new method can support the diagnosis of heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF), one of the most common causes of mortality and morbidity.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.

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Schlüsselbegriffe

Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).

Programm/Programme

Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.

Thema/Themen

Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.

Finanzierungsplan

Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-SyG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

HELMHOLTZ-ZENTRUM HEREON GMBH
Netto-EU-Beitrag

Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.

€ 2 728 169,75
Adresse
MAX PLANCK STRASSE 1
21502 GEESTHACHT
Deutschland

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Region
Schleswig-Holstein Schleswig-Holstein Herzogtum Lauenburg
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten

Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.

€ 2 728 169,75

Begünstigte (3)

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